大射电望远镜舱索结构的相似性分析

论文摘要

论文对悬索用悬链线方程加以描述,建立了舱索系统的非线性数学模型,采取使驱动力均匀的优化配置策略,实时地求解出在每个点上保证馈源舱应有位姿所需要的悬索张力和索长,实现了基于索长调整的馈源舱开环运动控制。并在静力分析的基础上,建立了舱索系统结构的非线性有限元模型。系统地介绍了相似的一般原理和概念,并将重点放在相似三定理以及导出相似准则的三类方法上。以经典相似理论为理论基础,通过方程分析法和量纲分析法推导出舱索结构的相似准则,以相似准则为指导确定全相似模型各参量的数值,并通过有限元仿真分析验证了相似预测的合理性,从而证明了相似理论应用于大射电望远镜舱索结构的有效性。针对模型存在多种畸变因素的特殊问题,采用逻辑推理法推导出舱索结构的悬索张力和结构固有频率的预测系数表达式,预测结论与有限元仿真结果的对比说明了本方法对于多种畸变因素及大畸变率情况预测结果的有效性,实现了畸变模型对LT500m原型的悬索张力和结构固有频率的预测。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 大射电望远镜研究背景及科学意义
• 1.2 项目研究现状
• 1.3 相似性分析研究背景及发展现状
• 1.3.1 相似性分析研究背景
• 1.3.2 相似性发展现状
• 1.4 本文主要工作
• 第二章 舱索系统结构的非线性静力分析及有限元模型
• 2.1 引言
• 2.2 舱索系统结构的非线性静力分析
• 2.2.1 舱索系统的模型参数
• 2.2.2 悬索的悬链线方程
• 2.2.3 馈源舱的静平衡方程
• 2.2.4 舱索系统的非线性静平衡方程
• 2.2.5 舱索系统平衡位置求解
• 2.3 舱索系统结构的有限元模型
• 2.3.1 悬索结构的有限单元划分
• 2.3.2 馈源支撑结构的有限单元划分
• 2.3.3 舱索系统结构的有限元模型
• 2.4 小结
• 第三章 相似理论
• 3.1 引言
• 3.2 经典相似理论
• 3.2.1 相似的概念
• 3.2.2 相似三定理
• 3.2.3 相似准则的导出方法
• 3.3 真实模型与畸变模型
• 3.4 小结
• 第四章 舱索系统原型与全相似模型的相似性分析
• 4.1 引言
• 4.2 大射电望远镜舱索系统中相似理论的应用
• 4.2.1 基于运动微分方程分析
• 4.2.2 基于因次量纲分析
• 4.3 相似求解与验证
• 4.3.1 悬索张力的相似求解与验证
• 4.3.2 结构固有频率的相似求解与验证
• 4.3.3 振型比较
• 4.4 小结
• 第五章 舱索系统原型与畸变模型的相似性分析
• 5.1 引言
• 5.2 畸变模型预测系数表达式的推导
• 5.2.1 仅考虑质量畸变时的预测系数表达式推导
• 5.2.2 仅考虑直径畸变时的预测系数表达式推导
• 5.2.3 同时考虑质量和直径畸变时的预测系数表达式推导
• 5.3 预测求解与验证
• 5.3.1 悬索张力的相似求解与验证
• 5.3.2 结构固有频率的相似求解与验证
• 5.4 小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 在读期间的研究成果